Преобразователь монотонно-изменяющегося кода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1141397 19) ( 4(51) С 06 Г 5/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1 д.,К АВТОРСКОЮУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) Ю.И.Балонкин и В.Н.Цветков (71) Ленинградский институт авиацион ного приборостроения(56) 1. Авторское свидетельство СССР . У 468236, кл. 6 06 Р 5/02, 1973.2, Авторское свидетельство СССР 9 732854, кл. С 06 Р 5/02, 1977 (прототип) .(54)(57) 11 РЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МОНОТОННО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ КОДА, содержащий счетчик входного кода, счетчик выходного кода, выходной регистр, формирователь импульсов, первый элемент И, элемент ИЛИ,первый элемент НЕ, генер тор импульсов и схему сравнения, пер вая группа входов которой является информационными входами преобразователя, выходы которого соединены с выходами выходного регистра, информационные входы которого соединены с выходами счетчика выходного кода, управляющий вход которого является управляющим входом, преобразователя, вторая группа входов схемы сравнения соединена с выходами счетчика входного кода, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов второй вход - с выходом первого элемента НЕ и с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом записи выходного регистра, вход первого элемента НЕ соединен с выходом схемы сравнения, отличающий с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены контрольный счетчи .а входного кода, контрольный счетчик выходного кода, элемент задержки, вто. рой,третий и четвертый элементы И, элемент И-НЕ, второй элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом ге" нератора импульсов, а выход соединен со счетными входами контрольного счетчика входного кода и контрольного счетчика выходного кода, информационные входы которых соединены соответственно с информационными входами и выходами преобразователя, вы- ф ход "Ошибка" которого соединен с выходом третьего элемента И и через элемент задержки - с входами сброса счетчика входного кода, счетчика выходного кода и контрольных счетчи", ков входного и выходного кодов, ус-,: тановочные входы которых соединены с выходом четвертого элемента И, пер вый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами контрольных счетчиков входного и выходного кода и соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соеди-. нен с третьим входом третьего элемен та И, входом второго элемента НЕ и вторым входом четвертого элемента И, .управляющий вход преобразователя соединен с управляющим входом счетчика входного кода, 114139Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования цифровых кодов из одной системы счисления в друт ую. 5Известен преобразователь кодов, содержащий первый, второй, третий ичетвертый элементы И, элемент ИЛИ,элемент НЕ, генератор импульсов,счетчик старших разрядов входного и 10выходного кодов, счетчики младшихразрядов входного и выходного йодов,выходы которых соединены с входамипервого и второго элемента И соответственно, выход первого элемента И 5соединен одновременно с управляющимивходами второго и третьего элемента Ии через элемент НЕ - с входом,четвертого элемента И, выход генератораимпульсов соединен с вторыми входами 20.третьего и четвертого элементов И, апервый вход генератора импульсов подключен к выходу второго элемента И,выход четвертого элемента И соединенс входами счетчиков младших разрядов 5входного и выходного кодов, выходтретьего элемента И соединен одновременно с входом счетчика старших разрядов входного кода, установочнымвходом счетчика младших разрядов , З 0входного кода и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу счетчика младших разрядов выходного кода, а выход элементаИЛИ соеДинен с ВХОДОМ счетчика младших разрядов выходного кода. Счетчики входного и выходного кодов разделены на части и осуществляется вычитание (сложение) величины веса младшего разряда старших частей соответствующих счетчиков 1 3.Недостатками данного преобразователя являются низкое быстродействие и зависимость времени преобразования от значения входного 45кода Так, при преобразовании входного кода преобразователя, содержащего:десятиразрядный счетчик, младшейчасти требуется 24 импульса для просчета каждой тысячи чисел, составляющих значение входного кода. При этомостаток,не кратный тысяче, просчитывается без выигрыша в быстродействии.Наиболее близким к изобретению55по технической сущности и схемномупостроению является преобразовательмонотонно изменяющегося кода, со 7держащий счетчик входного кода, счетчик выходного кода, выходной регистр, схему сравнения, формирователь импульсов, генератор импульсов, первый элемент И, первый элемент ИЛИ, первый элемент НЕ, выход элемента И соединен со счетным входом счетчика входного кода и счетчика выходного кода через элемент ИЛИ, входы сброса которых соединены с выходом формирователя импульсов, первая группа входов схемы сравнения соединена с входами преобразователя, вторая группа - с выходами счетчика входного кода, а выходы - с входом элемента И и формирователя импульсов Г 2 .Недостаток известного преобразователя также состоит в низком быстродействии, так как хотя и устранена временная задержка в преобразовании монотонно изменяющегося кода, но в период между сменами входного кода производится просчет импульсов генератора импульсов счетчиком входного кода до момента совпадения значения кода счетчика входного кода с новьи значением монотонно изменяющегося входного кода. Время, необходимое для просчета импульсов счетчика вход. ного кода, и определяет частоту опроса датчика входного кода преобразователем, т,е в конечном итоге, быстродействие преобразователя. Кроме того, монотонное изменение входного кода может происходить на число отличное от единицы, В этом случае известныйпреобразователь будет выдавать, ошибочные значения.Целью изобретения является увеличение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь монотонно изменяющегося кода, содержащий счетчик входного кода, счетчик выходного кода, выходной регистр, формирователь. импульсов, первый элемент И, элемент ИЛИ, первый элемент НЕ, генератор им. пульсов и схему сравнения, первая группа входов которой является информационными входами преобразователя, выходы которого соединены с выходами выходного регистра, информационные входы которого соединены с выходами счетчика выходного кода, управляющий вход которого является управляющим входом преобразователя, вторая группа входов схемы сравнения соединена . с выходами счетчика входного кода,3 1141 счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход - с выходом первого элемента НЕ и с вхо дом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом записи выходного регистра, вход первого элемента НЕ соединен .с выходом схемы сравнения, дополнительно введе О ны контрольный счетчик входного кода, контрольный счетчик выходного кода, элемент задержки, второй, третий и четвертый элементы И, элемент И-НЕ, второй элемент НЕ, выход кото .рого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов а выход соединен со счетными входами контрольного счетчика 20 входного кода и контрольного счетчи" ка выходного кода, информационные входы которых соединены соответственно с информационными входами и выходами преобразователя, выход "Ошибка 5 которого соединен с выходом третьего элемента И и через элемент задержки с входами сброса счетчика входного кода, счетчика выходного кода и контрольных счетчиков входного и выходного кодов, установочные входы которых соединены с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами контрольных счетчиков входного и выходного кода щ и соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которо го соединен с третьим входом третьего элемента И, входом второго элемента НЕ и вторым входом четвертого 45 элемента И, управляющий вход преобразователя соединен с управляющйм входом счетчика входного кода.На чертеже приведена блок-схема дредлагаемого преобразователя. . 50Преобразователь содержит схему 1 сравнения, контрольный счетчик 2 входного кода, счетчик 3 входного кода, счетчик 4 выходного кода, первый элемент И 5, генератор 6 им пульсов, второй элемент И 7, первый элемент НЕ 8, формирователь 9 импульсов, третий ичетвертый эле 397менты И 10-11, выходной регистр 12, контрольный счетчик 13 выходного кода,элемент И-НЕ 14, элемент ИЛИ 15, второй элемент НЕ 16, элемент 17 задержки.Преобразователь работает следующим образом.В исходном состоянии обнуления находятся счетчики входного 3 и выходного 4 кода, а также контрольные счег чики входного 2 и выходного 13 кода, С выхода схемы сравнения через первый элемент НЕ 8 запрещается прохождение импульсов генератора 6 импульсов через первый элемент И 5, С выходов контрольных счетчиков входного 2и выходного 13 кодов через элемент ИЛИ 15 и второй элемент НЕ 16 заРпрещается прохождение импульсов генератора 6 импульсов через второй элемент И 7, Входной код поступает напервую группу входов схемы 1 сравнения и информационные входы контрольного счетчика входного кода 2. Навторую группу входов схемы 1 сравнения поступает значение входного кодасохраняющееся от предыдущего циклапреобразования в счетчике входногокода 3. Если значение входного кодаотличается от предыдущего значения(увеличивается при работе с монотонно возрастающими или уменьшается при работе с монотонно убывающим кодом), то с выхода схемы 1 сравнения через первый элемент НЕ 8 разрешается прохождение импульсов генератора 6 импульсов через первый элементИ 5, с выхода которого импульсы генератора 6 поступают на счетные входысчетчиков входного 3 и выходного 4кода. Счетчики входного 3 и выходного 4 кода осуществляют просчет импульсов. Как только значение счетчика входного. кода 3 будет равным значению входного кода, с выхода схемысравнения через элемент НЕ 8 запрещается прохождение импульсов генератора 6 импульсов и запускается формирователь 9 импульсов, с выхода которого поступает импульс на установочный вход выходного регистра 12, входчетвертого элемента И 11 и вход третьего элемента И 10. По этому импульсу осуществляется запись в выходной регистр 12 выходного кода;Преобразованное значение входногокода появляется на информационныхвходах преобразователя и информацион 1141397ных входах контрольного счетчика выходного кода 13. Поскольку состояние контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода нулевое, то разрешающие потенциалы с их выходов 5 (со старших разрядов) через элемент ИЛИ 15 разрешают прохождение импульса с выхода формирователя 9 через четвертый элемент И 11 на установочные входы контрольных счетчиков вход ного 2 и выходного 13 кода. При этом в контрольный счетчик входного кода 2 запишется значение входного кода, а в контрольный счетчик выходного кода 13 - его преобразованное значе ние. Потенциалы с выходов заполненных контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода через элемент ИЛИ 15 запрещают прохождение импульсов с выхода формирователя 9 через 20 четвертый 11 и третий 10 элементы И, С выхода элемента ИЛИ 15 через элемент НЕ 16 этими же потенциалами разрешается прохождение импульсов генератора 6 через второй элемент И 7 на счетные входы контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода, включенных по схеме вычитания импульсов. Происходит вычитание значения кодов в обоих контрольных счетчиках 2 и 13 до тех пор, пока значение кода в одном из них не станет нулевым, что запрещает прохождение импульсов с выхода формирователя 9 импульсов через четвертый элемент И . 11 и третий элемент И 10, Поскольку на выходах преобразователя ужепоявилось преобразованное значение входного кода, то преобразователь готов к приему следующего значения входно го кода, Если значение входного кода не изменилось по сравнению с его предыдущим значением (т.е, значения счетчика входного кода и самого входного кода совпадает), то с выхода схемы 1 сравнения через элемент НЕ 8 запрещается прохождение импульсов генератора 6 импульсов через первый элемент И 5, а преобразованное значение кода снимается с выходов преобразова. 5 а теляТаким образом, при преобразовании кодов осуществляется просчет счетчиков входного и выходного 4 кодов нена полное значение входного кода.При 55 этом импульсы с выхода формирователя 9 импульсов, возникающие в конце каждого цикла преобразования, не проходят через четвертый 11 и третий 10 элементы И до тех пор, пока значение какого-либо из контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода не станет равным нулю. Если значения контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кодов эквивалентны (не было сбоев при работе счетчиков входного 3 и выходного 4 кода), то контрольные счетчики (2 и 13) при вычитании устанавливаются в нуль одновременно, При этом через элемент ИЛИ 15 и элемент НЕ 16 запрещается прохождение импульсов с выхода генератора б через второй элемент И 7 на счетные входы контрольных счетчиков (2 и 13), через элемент ИЛИ 15 разрешается прохождение импульсов через четвертый элемент И 11 с выхода формирователя 9, через элемент И-НЕ 14 запрещается прохождение импульсов через третий элемент И 10 с выхода формирователя 9Если значения контрольных счетчиков (2.и 13) не эквивалентны (был сбой при работе счетчиков входного 3 и выходного 4 кода), то один из контрольных счетчиков входного 2 или выходного 13 кода устанавливается в нуль раньше. При этом с. выхода установленного в нуль контрольного счетчика (2 или 13) через элемент ИЛИ 15 и элемент НЕ 16 запрещается прохождение импульсов генератора 6 через элемент И 7 на счетные входы обоих контрольных счетчиков (2 и 13), с выхода элемента ИЛИ 15 разрешается прохождение импульсов с выхода формирователя 9 через четвертый элемент И 11, с выходов элементов И-НЕ 14 и ИЛИ 15 разрешается проождение импульсов с выхода формирователя 9 импульсов через четвертый элемент И 10. Ближайшим импульсом с выхода формирователя 9 импульсов через открытый четвертый элемент И 11 осуществляется установка кодов в контрольных счетчиках входного 2 и выходного 13 кода. Этим же импульсом с выхода четвертого элемента И 10, задержанным на элементе задержки 17 на время установления переходных процессов в контрольных счетчиках входного 2 и выходного 13 кода, возникших при установке в них кода, осуществляется установка нуля счетчиков входного 3 и выходного 4 кода, а также контрольных счетчиков входного 2 и выходю .Р 40 -200 Р" 7 1141 ного 13 кода. Преобразователь прихо- дит в исходное состояние.Таким образом, при преобразовании кодов осуществляется просчет счетчиков входного 3 и выходного 4 кода не на полное значение входного кода,. а только на величину изменения кода. При этом не только исключается временная задержка преобразования, возникающая за счет времени просчета им 10 пульсов счетчика входного кода 3 от нуля до предыдущего значения кода, но и повышается быстродействие преобразователя, так как в момент выдачи выходного кода преобразователь уже готов к новому циклу преобразования. Просчет же полного значения вход ного кода осуществляется только при наличии сбоев в преобразователе и поскольку вероятность сбоя достаточ- р но мала, то это практически не влияет на быстродействие преобразователя.Управление счетчиками входного 3 и выходного 4 кода (их реверсивностью) для работы с монотонно возрас- д тающим или монотонно убывающим кодами осуществляется внешним сигналом, поступающим на вход сравнения счетчиков. Импульс с выхода второго элемента И 11 используется для сигнализации о сбое в работе преобразователя (" ошибка" )Предлагаемая схема преобразовате. ля по сравнению с известными позволяет повысить быстродействие преобразователя. В известных устройствахбыстродействие преобразователя, т.е, максимальная частота, с которой преобразователь может опрашивать датчик Входного кода определяется Вре 4 р менем счета импульсов счетчиками входного и выходного кодов от состоя. ния сброса до нового значения, кода. Например, для двоичного десятиразряд. ного входного кода при максимальном его значении и периоде следования импульсов генератора О, 1 мкс этовремя составит 10 мкм, т.е. максимальная частота опроса датчика составляет 10 кГц. В предлагаемом преобразователе эта задержка уменьшается на время просчета значения кода в предыдущем цикле измерения и для случая изменения кода на единицу младшего разряда (как предполагается в работе известного устройства), Это время, необходимое для просчета одного импчльса счетчиками входного и выходио-. 397 8го кодов и формирования импульса опроса выходного регистра, составит менее 1 мкс, т.е. частота опроса дат.чика составит 1 МГц, Реализацияпреобразователя на современных элементах обеспечивает низкую вероятность сбоя. Поэтому нет необходимости устранять ошибочность преобразованияна каждом цикле преобразования, какэто производится в известном устройстве. При выдаче сигналов установкиконтрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода через интервалы времени, равные времени преобразования в известном устройстве, помехо-устойчивость предлагаемого преобразователя по сравнению с известным устройством не ухудшится, а быстродействие будет значительно выше. Такимобразом, происходит использованиеизбыточнойпомехоустойчивости известного устройства с целью увеличенияего быстродействия.Выигрыш в быстродействии предлагаемого преобразователя монотонно изменяющегося кода растет с увеличениемразрядности преобразуемого кода. Выигрыш в быстродействии равенЧДГй где Т - время просчета всего значения кода счетчиком входногокода;й - время просчета приращения(по отношению к предыдущемузначению) входного кода,М - численное значение входногокода;Ьш - приращение значения входногокода.Пусть генератором входного монотонного кода является тринадцатираз- . рядный датчик времени. Отсчет времени датчиком производится каждую милн лисекунду, а опрашивается датчик каж. дый телеметрический кадр. Длительность телеметрического кадра составляет 40 мс, т.е. при каждом опросе приращение входного кода составляет в среднем 40 младших разряЮ дов. Тогда при прохождении датчика всего диапазона входного кода (от 1 мс до 8 с) выигрыш в.быстродействии преобразователя согласно формулы ( 1) изменяется от единицы до41397 Ьоднао кпо Выхв 8 ню /ч Составитель М.Аршавский Редактор В.Иванова Техред М.Кузьма Корректор Г.Решетникжгород, ул. Проектная,П "Пате Филиал 9 11В среднем по всему диапазону изменений входного кода выигрыш в быст-.родействии составит 200:2= 100 раз.Таким образом, для обслуживания тааказ 496/36 , Тираж 710 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушск1 Окого датчика потребуется сто преобра зователей, выполненных по схеме базового объекта, работающих в режиме разделения времени. Подписноеа СССРийнаб., д. 4/5